A szarv alakú bordás kialakítás javíthatja a tűborda hűtőborda hőelvezetési hatékonyságát
A szarv alakú bordás kialakítás javíthatja a tűborda hűtőborda hőelvezetési hatékonyságát.
Az elmúlt években az élvonalbeli FPGA-k funkciói gyorsan soha nem látott magasságokba fejlődtek. Sajnos a funkciók rohamos fejlődése megnövelte a hőleadás iránti igényt is. Ezért a tervezőknek hatékonyabb hűtőbordákra van szükségük, hogy megfelelő hűtési követelményeket biztosítsanak az integrált áramkörök számára.
A fenti igények kielégítése érdekében a hőkezelési beszállítók különféle nagy teljesítményű hűtőborda tervezési megoldásokat vezettek be, amelyek adott kapacitás mellett erősebb hűtőhatást tudnak biztosítani. A kürt alakú csapszeges radiátor az egyik legfontosabb technológia az elmúlt években. Ezt a fajta hűtőbordát eredetileg FPGA hűtésre tervezték, és néhány jellemzője különösen alkalmassá teszi a hétköznapi FPGA környezetekhez.
Jobb hűtés és légáramlás szabályozás.
kiszélesedő tűbordás hűtőborda egy sor hengeres csappal van felszerelve. Amint az 1. ábrán látható, ezek a csapok a hűtőborda bordáiként szolgálnak, és kifelé ferde alakban vannak elrendezve. Egyedülálló fizikai felépítésének köszönhetően a kürt alakú bordás hűtőborda alacsony és közepes sebességű légáramlási környezetre optimalizált, és ebben a környezetben soha nem látott hűtőhatást tud elérni. Az ilyen típusú hűtőbordák anyaga lehet réz vagy alumínium, a lábnyom pedig 0,54×0,54 hüvelyk és 2,05×2,05 hüvelyk között, magassága pedig fél hüvelyk alattitól alig több mint egy hüvelykig terjed. Ez a méret megfelel a különféle méretű FPGA-k követelményeinek.
A szarv alakú tűbordás hűtőborda a hagyományos hűtőborda származéka, és a hagyományos bordák függőlegesen vannak elrendezve (lásd 2. ábra). Ahhoz, hogy megértsük a szarv alakú csapszeges hűtőborda hűtési jellemzőit, először meg kell értenünk a hagyományos radiátor hűtési tulajdonságait. A hagyományos hűtőborda hűtési teljesítménye is nagyon jó, elsősorban az alacsony hőellenállásban tükröződik. A hőellenállás mértékegysége °C/W, amivel mérhető, hogy a készülék hány Celsius-fok (magasabb, mint a környezeti hőmérséklet) egy watt teljesítményre vetítve előidézi a hőmérséklet emelkedését.
A hagyományos tűbordás hűtőbordák alacsony hőellenállása elsősorban a következő jellemzőknek köszönhető: hengeres csapok, a csapsor többirányú szerkezete és nagy felülete, valamint az alap és a csapok magas hővezető képessége stb. a hűtőborda teljesítménye. A négyzet vagy téglalap alakú bordákhoz képest a hengeres csapok kisebb ellenállással bírnak a légáramlással szemben. A csaptömb mindenirányú szerkezetével párosulva segíti a környező légáramlást abban, hogy könnyen be- és kilépjen a csapsorból.
A jelentős hűtőhatás eléréséhez a hűtőbordának elegendő felülettel kell rendelkeznie, ellenkező esetben túl kicsi felület esetén a hűtőborda nem tud elegendő hőt leadni. Ugyanakkor, ha a hűtőborda felülete nagyobb (minél több csapot tartalmaz), annál nehezebben jut be a környező légáram a csapsorba. Sajnos, ha a hűtőborda nincs teljesen kitéve a környező légáramnak, bármilyen nagy a felülete is, nem lesz képes hatékonyan elvezetni a hőt.
Növelje meg a csapok távolságát, hogy a levegő könnyebben keringhessen. Annak a sebességnek, amellyel a levegő áthalad a hűtőbordán, közel kell lennie ahhoz a sebességhez, amellyel a levegő belép a hűtőbordába.
A csapok elrendezésének kompaktabbá tételével a felület növelése érdekében a hűtőborda hűtési teljesítménye javítható. Ez azonban akadályozza a légáramlást, ezáltal csökkenti a hőelvezetési teljesítményt. Ez egy eredendő ellentmondás, amellyel a szállítóknak szembe kell nézniük a függőleges tűs hűtőbordák tervezésekor.
A csapok kifelé hajlításával azonban a szarv alakú csapok hatékonyan felszámolják a felület és a tűsűrűség közötti ellentmondást. Ez a módszer nagymértékben megnöveli a csapok közötti távolságot egy adott területen. Ezért a környező légáramlás kényelmesebben tud belépni és kilépni a csapsorból. A hűtőborda felületét gyorsabb áramlási sebességgel éri a levegő, és ezáltal a hőleadó képesség is jelentősen megnő. Ez a javulás különösen akkor észlelhető, ha a légáramlás sebessége alacsony, mivel minél lassabb a légáramlás sebessége, annál nehezebben jut be a környező levegő a hűtőborda csapsorába. Ezért a szarv alakú tűs hűtőborda a legalkalmasabb az alacsony légsebességű környezetekhez.
